[发明专利]超高压卸压阀

说明书

本发明公开了一种超高压卸压阀，利用本发明可以避免超高压卸压阀卸压时阀芯高速冲蚀和温度过高，显著提高超高压卸压阀寿命。本发明通过以下措施来达到：进口接头(3)的大端制螺纹孔，小端台阶轴制有通向阀体(4)阀腔的圆锥腔节流孔，该圆锥腔节流孔连通阀座(5)中心孔，正对阀芯(7)的顶尖；在上述进口接头的大端制螺纹孔螺接有紧固螺母(2)，一个长度范围设定在几十毫米或者更长的节流管(1)通过所述进口接头小端台阶轴的通孔连通上述圆锥腔节流孔的小端；卸压时，超高压流体在节流管(1)的阻尼作用下逐渐释放压力，将产生的热量传递到节流管，通过节流管散热。本发明解决了现有超高压卸压阀寿命较低的问题，提高了超高压设备的可靠性。

技术领域

本发明属于液压技术领域，涉及一种主要应用于工作在100MPa以上超高压设备上的超高压卸压阀。

背景技术

超高压技术广泛应用于等静压处理、超高压射流、食品超高压处理、深海压力试验等行业。但由于受到材料科学、密封技术等科技水平的限制，用于食品超高压处理和大容积等静压设备等需频繁升降压设备的疲劳寿命阻碍着超高压技术在这些行业的进一步应用和产业化进程。其中，超高压卸压阀的寿命是最难解决的关键问题。

超高压技术在航天航空复合材料、陶瓷、高强度工程塑料、超硬材料制造、化学工业、石油化工、加工技术、等静压处理、超高静压挤压、粉末冶金、金属成形以及地球物理、地质理学研究等领域、特种材料等研究领域被广泛应用。可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。在这些领域中要求压力容器内的压力按工艺要求实现平滑曲线方式缓慢卸压,避免大压降现象导致产品形成内应力。在超高压系统中,超高压卸压阀对系统的卸压速度和精度有很大的影响。在超高压系统卸压速度控制中,超高压卸压阀起着关键性作用。超高压技术是指利用大于100MPa的压力处理材料，使其达到人们所需要的目的的一门新技术。超高压卸压阀在系统中的作用是控制卸压，是超高压系统少有的几个活动最频繁的部件之一，其性能直接影响系统工作的可靠性、安全性、工作效率和使用寿命。超高压阀的主要失效原因为，气蚀和冲蚀磨损，而影响气蚀和冲蚀的因素很多，主要有材料的力学性能、流体力学因素和环境影响。为达到启闭或调节的目的，启闭件是一个圆盘形的阀板，在阀体内绕其自身的轴线旋转。一般超高压卸荷阀工作时，阀瓣在介质压力作用下受到一个向上的推力，系统中压力越高所受到向上的推力越大，密封面的比压就越低。并且阀门在关闭的瞬间受到控制压力的作用，对阀座产生很大的冲击力，易损坏密封面而降低阀门的使用寿命。从力学上分析，因为锥形阀是悬臂梁，在高压高速流体的冲击下，在高频振动下容易产生振动和疲劳断裂。超高压卸压阀是超高压设备加压工作完毕后释放超高压，使其工作介质降到常压的部分。由于超高压卸压阀卸压时前后压差非常大，特别是当卸压阀打开的初始瞬间，压差处于最大，流速非常高，冲击力很大，容易引起阀芯冲蚀，加上摩擦发热引起阀芯温度升高导致硬度降低，因此阀芯会很快被冲坏，失去密封功能。超高压卸压阀在设备中的作用是控制卸压，不仅要求运动灵活、密封性好，而且要求耐高压、耐热、耐冲击、耐磨损等，其性能直接影响系统工作的可靠性、安全性、工作效率和使用寿命。超高压卸压阀的主要失效形式是阀芯的变形、断裂、碎裂、密封面出现沟槽、凹坑,密封环及其附近烧伤。为提高超高压卸压阀的寿命，现有技术主要采取的措施主要有；1.阀芯选择抗磨和红硬性好的材料。2.对超高压阀使用的材料，进行适当的热处理和表面硬化处理方法提高起抗挤压和耐冲蚀性能。3.超高压卸压阀采用特殊结构。如：采用自紧式密封结构。采用以上措施，寿命可延长到几百次。现有技术采取的措施主要针对超高压卸压阀的阀芯和阀座，虽然可以部分地解决上述缺陷，但在结构上仍然存在两个不足之处，一是超高压的释放在阀芯与阀座之间，会产生大量的热，使超高压卸压阀阀芯与阀座温度升高。温度越高，超高压卸压阀的阀芯与阀座寿命越短；二是超高压卸压阀的阀芯与阀座承受介质的高速冲刷，导致其失效，失去密封能力。决定超高压卸压阀的寿命的阀芯和阀座的两个关键因素：1.流体高速冲蚀阀芯和阀座；2.流体高速流径阀芯和阀座是摩擦发热引起温度升高，导致阀芯和阀座硬度降低。

发明内容